冬季自然风冷替代制冷机组运行的改造实践

孙庆和，蒋富冬，李亚力，李泽均

（中国工程物理研究院材料研究所 四川江油 621908）

冬季自然风冷替代制冷机组运行的改造实践

孙庆和，蒋富冬，李亚力，李泽均

（中国工程物理研究院材料研究所 四川江油 621908）

根据暖通设备节能减排的改造原理，对表面冷却器换热性与制冷机组供冷的功耗和运行状态进行分析；结合冷冻吸附组合式除湿机组热负荷特点、本地区气候条件、相关资料，设计改造了一套冬季风冷节能设备，且分析了冬季风冷表冷器替代制冷机组运行的节能前景。

除湿机；空调；制冷；节能；改造

1 引言

节能减排已成为一项基本国策，暖通空调设备能耗占我所科研生产能耗比例约为55%-65%，相关节能减排工作势在必行[1-2]。我们以如何利用自然环境冷、热能源，取得节能减排效果的技术、方法为主要的节能发展方向，对相关设备进行了节能改造。通过利用冬季冷风进行设备改造，既满足了工作生产所需环境要求，又取得了较好节能减排效果。

2 地区气候条件分析

本地区的年平均气温为17℃，根据相关资料和设备性能的分析，在10月下旬到4月上旬室外温度低于18℃时，环境适合于自然风冷却冷冻循环水的要求。

3 工作系统运行状态分析

本工作区域所需环境气温为22±2℃，相对湿度10%以下，为此安装了冷冻吸附组合式除湿机组空气处理系统。由于新风空气经过除湿机组除湿转轮后温度达到32±2℃，在冬季低温环境的状态下，系统仍需使用制冷机组为高温空气提供冷量进行降温，使处理空气达到使用要求。为解决以上问题，并达到降低系统能耗的目的，对此系统进行相关改造。

4 改造及操作方案

现利用该区域的60000立方米/小时组合式空调机组，重新制造安装一台热交换器（表冷器），加装于空调机组的进风段，利用冬季低温空气为热交换器中的循环冷冻水提供冷量[3]，此冷冻水最终将达到冷却低湿机组转轮后的高温空气（32 ±2℃）的目的。

改造后，冬季可以停止运行相关冷水机组的主要耗能部件，只利用冬季冷风冷却系统冷冻水，提供冷量。整个过程只需运行11Kw的冷冻水泵为系统提供循环压力，降低了设备能耗，并能延长压缩机等部件的使用寿命。

60000立方米/小时空调机组新增表冷进出水口与冷冻吸附组合除湿机组表冷器的回水管路相连。系统改造原理如图1所示，夏季系统工作时，关闭阀门1、2，打开阀门3，以及冷冻吸附组合除湿机组表冷器的阀门4、5，形成2个单独工作的系统。冬季工作时，改造设备只需运行冷冻水循环水泵，开启阀门1、2，关闭阀门3和除湿转轮前的表冷器阀门4、5，使新增表冷器和冷冻吸附组合除湿机组后端表冷器相连接。利用风冷降低新增表冷器处的循环冷冻水水温，使冷冻吸附组合除湿机组表冷器具备足够的冷量，对高温空气进行降温，达到为服务工号提供稳定温湿度保障的作用。

图1 系统改造原理图

5 改造后系统性能效果分析

改造前冬季WCFX12A0制冷机组保持运行，其主要设备能耗分别为：全封闭式螺杆压缩机110Kw，冷却塔风机5Kw，冷却水泵5.5Kw，冷冻水泵11Kw，每小时耗能为131.5K，据工作人员统计，螺杆压缩机、冷却塔风机冬季每天运行时间约为6小时，冷却水泵、冷冻水泵每天运行24小时。 每年10月中旬到4月中旬接近6个月的低温时间内，设备运行耗能约为195480Kw。

改造后，在10月中旬到4月中旬接近6个月的低温时间内，只保持冷却水泵24小时运行，总耗能约47520Kw，改造后每年可节约148000Kw的能耗，具有较大的节能和环保效果。

表1 风冷表冷器供冷与制冷压缩机组供冷能耗空调参数对比表

由上表1可看出，在室外气温低于18℃时，采用风冷却表冷器提供冷量的节能手段，不仅保证了工作环境要求，将房间温度控制在24℃以内，湿度控制在10%以内，又较大的降低每小时的设备运行能耗，减少了运行成本。

改造后的系统能力满足了生产所需的要求，取得了较好的节能减排的效果，也减少了制冷机组使用时间，延长设备使用寿命。同时利用转轮产生的废热，提升循环回60000立方米/小时组合式空调机组新增表冷的冷冻水温，既具有升高组合式空调机组新风温度，防止组合式空调机组后段表冷器冬季结冰，冻裂表冷器情况发生的作用；又起到预热组合式空调机新风，降低后端加热器耗能的作用。

改造后的系统能满足使用要求，又产生了较显著的节能效果，并且减少设备使用时间、解决表冷器结冰冻裂设备的问题，保护设备，延长使用寿命。

6 暖通节能改造的扩展前景

风冷却表冷器提供冷量的节能技术已在我所组合式空调机组和除湿机组改造中得到运用，取得了良好的经济和社会效益，且该技术改造成本低、施工操作简单，可消除冬季制冷机组的运行问题，并起到保护设备及延长使用寿命的效果。我国大部分地区有丰富的水冷、风冷资源，空调机组有天然的改造条件，如能合理运用，暖通设备节能改造将在节能减排项目中具有广阔的发展空间。

[1]陆亚俊，马最良，邹平华.暖通空调[M].北京：中国建筑工业出版社，2007:56-58.

[2]吕良才. 自然风冷式冷却器的计算及应用[J].节能，1998; (3):15-17.

[3]钱存存，康侍民，刘雄伟.自然风冷却技术在深圳市某信息机房应用研究[J].建筑热能通风空调，2015;(2):93-95.

Transformation Practice on Operation of Natural Air-cooled Replacement Refrigeration Unit in Winter

Sun Qinghe, Jiang Fudong, Li Yali, Li Zejun

(Materials Research Institute of China Academy of Engineering Physics, Jiangyou 621908, China)

According to the principle of energy saving and emission reduction of HVAC equipment, the heat exchange for the surface cooler and the power consumption and operation state of cooling system are analyzed. Combined with heat load characteristics of freezing and adsorption combined dehumidifi cation unit, climatic conditions of local area and related data, a set of winter cooling energy-saving equipment is designed. And energy saving foreground about natural air-cooled replacement refrigeration unit in winter is analyzed.

dehumidifi cation machine; air conditioner; refrigeration; energy conservation; transformation

TP23

：A

10.3969/j.issn.1673-0968.2016.12.014

孙庆和（1964-），男，四川绵阳人，中级技师，研究方向为暖通工程温湿度调节。